Motoare de detonare. Succese și perspective
La sfârșitul lunii ianuarie, au existat rapoarte despre noi succese în știința și tehnologia rusă. Din surse oficiale a devenit cunoscut faptul că unul dintre proiectele interne ale unui motor cu reacție promițător de detonare a trecut deja de etapa de testare. Aceasta aduce momentul finalizării complete a tuturor lucrărilor necesare, în urma cărora rachetele spațiale sau militare de fabricație rusă vor putea primi noi centrale electrice cu performanțe îmbunătățite. Mai mult, noile principii de funcționare a motorului pot fi aplicate nu numai în domeniul rachetelor, ci și în alte domenii.
În ultimele zile ale lunii ianuarie, viceprim-ministrul Dmitri Rogozin a spus presei interne despre cele mai recente succese ale organizațiilor de cercetare. Printre alte subiecte, el a atins procesul de creare a motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Un motor promițător cu ardere prin detonare a fost deja testat. Potrivit viceprim-ministrului, utilizarea noilor principii de funcționare a centralei face posibilă obținerea unei creșteri semnificative a performanței. În comparație cu design-urile arhitecturii tradiționale, există o creștere a forței de aproximativ 30%.
Diagrama unui motor de rachetă cu detonare
Motoarele rachete moderne de diferite clase și tipuri, operate în diverse domenii, folosesc așa-numitele. ciclu izobaric sau ardere prin deflagrație. În camerele lor de ardere, se menține o presiune constantă, la care combustibilul arde lent. Un motor bazat pe principiile deflagrației nu are nevoie de unități deosebit de puternice, dar este limitat în performanță maximă. Creșterea caracteristicilor principale, începând de la un anumit nivel, se dovedește a fi nerezonabil de dificilă.
O alternativă la un motor cu ciclu izobaric în contextul îmbunătățirii performanței este un sistem cu așa-numitul. ardere prin detonare. În acest caz, reacția de oxidare a combustibilului are loc în spatele undei de șoc care se deplasează cu viteză mare prin camera de ardere. Acest lucru impune cerințe speciale asupra designului motorului, dar oferă în același timp avantaje evidente. În ceea ce privește eficiența arderii combustibilului, arderea prin detonare este cu 25% mai bună decât arderea prin deflagrație. De asemenea, diferă de arderea cu presiune constantă printr-o rată crescută de eliberare a căldurii pe unitatea de suprafață a frontului de reacție. În teorie, este posibil să se mărească acest parametru cu trei până la patru ordine de mărime. Ca urmare, viteza gazelor reactive poate fi mărită de 20-25 de ori.
Astfel, un motor cu detonație, caracterizat printr-o eficiență crescută, este capabil să dezvolte mai multă tracțiune cu un consum mai mic de combustibil. Avantajele sale față de modelele tradiționale sunt evidente, dar până de curând, progresul în acest domeniu a lăsat mult de dorit. Principiile unui motor cu reacție cu detonare au fost formulate încă din 1940 de către fizicianul sovietic Ya.B. Zeldovich, dar produsele finite de acest fel nu au ajuns încă în funcțiune. Principalele motive ale lipsei de succes real sunt problemele cu crearea unei structuri suficient de puternice, precum și dificultatea lansării și menținerii ulterior a unei unde de șoc folosind combustibilii existenți.
Unul dintre cele mai recente proiecte interne în domeniul motoarelor de rachete cu detonare a fost lansat în 2014 și este în curs de dezvoltare la NPO Energomash numit după V.I. Academician V.P. Glushko. Conform datelor disponibile, scopul proiectului Ifrit a fost de a studia principiile de bază ale noii tehnologii cu crearea ulterioară a unui motor de rachetă lichid care folosește kerosen și oxigen gazos. Noul motor, numit după demonii de foc din folclorul arab, s-a bazat pe principiul arderii cu detonare prin rotație. Astfel, în conformitate cu ideea principală a proiectului, unda de șoc trebuie să se miște continuu într-un cerc în interiorul camerei de ardere.
Dezvoltatorul principal al noului proiect a fost NPO Energomash, sau mai bine zis, un laborator special creat pe baza lui. În plus, în lucrare au fost implicate câteva alte organizații de cercetare și proiectare. Programul a primit sprijin din partea Fundației pentru Cercetare Avansată. Prin eforturi comune, toți participanții la proiectul Ifrit au reușit să formeze aspectul optim al unui motor promițător, precum și să creeze un model de cameră de ardere cu noi principii de funcționare.
Pentru a studia perspectivele întregii direcții și idei noi, o așa-numită. un model de cameră de ardere de detonare care îndeplinește cerințele proiectului. Un astfel de motor experimental cu o configurație redusă trebuia să folosească kerosen lichid ca combustibil. Oxigenul gazos a fost propus ca agent de oxidare. În august 2016, a început testarea camerei experimentale. Este important ca pentru prima dată în povestiri un proiect de acest gen a fost adus la stadiul de probe pe banc. Anterior, motoarele de rachete cu detonare interne și străine au fost dezvoltate, dar nu au fost testate.
În timpul testării unui eșantion model, a fost posibil să se obțină rezultate foarte interesante care arată corectitudinea abordărilor utilizate. Deci, prin utilizarea materialelor și tehnologiilor potrivite, a fost posibilă aducerea presiunii din interiorul camerei de ardere la 40 de atmosfere. Forța produsului experimental a ajuns la 2 tone.
Model de cameră pe bancul de testare
În cadrul proiectului Ifrit, s-au obținut anumite rezultate, dar motorul autohton de detonare cu combustibil lichid este încă departe de a fi aplicat în practică cu drepturi depline. Înainte de a introduce astfel de echipamente în proiectele noi tehnologice, designerii și oamenii de știință trebuie să rezolve o serie dintre cele mai grave probleme. Abia după aceea, industria de rachete și spațială sau industria de apărare va putea începe să realizeze potențialul noii tehnologii în practică.
La mijlocul lunii ianuarie, Rossiyskaya Gazeta a publicat un interviu cu designerul șef al NPO Energomash, Petr Levochkin, al cărui subiect a fost starea actuală a lucrurilor și perspectivele motoarelor cu detonare. Reprezentantul dezvoltatorului întreprinderii a reamintit principalele prevederi ale proiectului și a atins și subiectul succeselor obținute. În plus, a vorbit despre posibilele domenii de aplicare ale Ifrit și structuri similare.
De exemplu, motoarele de detonare pot fi utilizate în aeronavele hipersonice. P. Levochkin a reamintit că motoarele propuse acum pentru utilizare în astfel de echipamente utilizează arderea subsonică. La viteza hipersonică a aparatului de zbor, aerul care intră în motor trebuie încetinit până la modul de sunet. Cu toate acestea, energia de frânare trebuie să conducă la încărcări termice suplimentare asupra corpului aeronavei. La motoarele cu detonare, viteza de ardere a combustibilului atinge cel puțin M=2,5. Acest lucru face posibilă creșterea vitezei de zbor a aeronavei. O astfel de mașină cu un motor de tip detonare ar putea accelera la viteze de opt ori mai mari decât viteza sunetului.
Cu toate acestea, perspectivele reale pentru motoarele de rachetă de tip detonare nu sunt încă prea mari. Potrivit lui P. Levochkin, „tocmai am deschis ușa către zona de ardere a detonării”. Oamenii de știință și designerii vor trebui să studieze multe probleme și numai după aceea va fi posibil să se creeze structuri cu potențial practic. Din această cauză, industria spațială va trebui să folosească motoarele tradiționale cu propulsie lichidă pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce, totuși, nu anulează posibilitatea îmbunătățirii ulterioare a acestora.
Un fapt interesant este că principiul detonării arderii este utilizat nu numai în domeniul motoarelor rachete. Există deja un proiect intern aviaţie sisteme cu o cameră de ardere de tip detonare care funcționează pe principiul pulsului. Un prototip de acest gen a fost adus la încercare, iar pe viitor poate da naștere unei noi direcții. Noile motoare cu combustie prin detonare pot găsi aplicații într-o varietate de domenii și pot înlocui parțial motoarele cu turbine cu gaz sau turboreacție cu design tradițional.
Proiectul intern al unui motor de avion cu detonare este în curs de dezvoltare la OKB. A.M. Leagăne. Informațiile despre acest proiect au fost prezentate pentru prima dată la forumul internațional militar-tehnic de anul trecut „Armata-2017”. La standul întreprinderii-dezvoltatorului au fost materiale pe diverse motoare, atât de serie, cât și cele în curs de dezvoltare. Printre acestea din urmă a fost o probă promițătoare de detonare.
Esența noii propuneri este utilizarea unei camere de ardere nestandard, capabilă să efectueze arderea cu detonare în impulsuri a combustibilului într-o atmosferă de aer. În acest caz, frecvența „exploziilor” din interiorul motorului ar trebui să ajungă la 15-20 kHz. În viitor, este posibilă o creștere suplimentară a acestui parametru, în urma căreia zgomotul motorului va depăși intervalul perceput de urechea umană. Astfel de caracteristici ale motorului pot fi de interes deosebit.
Prima lansare a unui produs experimental „Ifrit”
Cu toate acestea, principalele avantaje ale noii centrale electrice sunt asociate cu o performanță îmbunătățită. Testele pe banc de produse experimentale au arătat că acestea sunt cu aproximativ 30% superioare motoarelor tradiționale cu turbină cu gaz în ceea ce privește performanța specifică. Până la prima demonstrație publică a materialelor pe motorul OKB. A.M. Leagănele ar putea obține, de asemenea, caracteristici de performanță suficient de ridicate. Un motor experimental de tip nou a putut funcționa timp de 10 minute fără întrerupere. Timpul total de funcționare al acestui produs la stand la acel moment a depășit 100 de ore.
Reprezentanții dezvoltatorului au indicat că este deja posibil să se creeze un nou motor de detonare cu o tracțiune de 2-2,5 tone, potrivit pentru instalare pe aeronave ușoare sau vehicule aeriene fără pilot. În proiectarea unui astfel de motor, se propune utilizarea așa-numitului. dispozitive rezonatoare responsabile de cursul corect al arderii combustibilului. Un avantaj important al noului proiect este posibilitatea fundamentală de a instala astfel de dispozitive oriunde în cadrul avionului.
Specialistii OKB im. A.M. Lyulki lucrează de mai bine de trei decenii la motoare de aeronave cu ardere cu detonare în impuls, dar până acum proiectul nu a părăsit stadiul cercetării și nu are perspective reale. Motivul principal este lipsa unei comenzi și a finanțării necesare. Dacă proiectul primește sprijinul necesar, atunci în viitorul previzibil poate fi creat un eșantion de motor adecvat pentru utilizare pe diferite vehicule.
Până în prezent, oamenii de știință și designerii ruși au reușit să arate rezultate foarte remarcabile în domeniul motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Există mai multe proiecte în același timp potrivite pentru utilizare în câmpurile spațiale de rachete și hipersonice. În plus, motoare noi pot fi folosite în aviația „tradițională”. Unele proiecte sunt încă în stadii incipiente și nu sunt încă pregătite pentru inspecții și alte lucrări, în timp ce în alte domenii au fost deja obținute cele mai remarcabile rezultate.
Explorând subiectul motoarelor cu reacție cu ardere prin detonare, specialiștii ruși au reușit să creeze un model de banc al unei camere de ardere cu caracteristicile dorite. Prototipul Ifrit a fost deja testat, timp în care au fost colectate o cantitate mare de informații diverse. Cu ajutorul datelor primite, dezvoltarea direcției va continua.
Stăpânirea unei noi direcții și traducerea ideilor într-o formă aplicabilă practic va dura mult timp și, din acest motiv, în viitorul previzibil, rachetele spațiale și ale armatei în viitorul previzibil vor fi echipate doar cu motoare lichide tradiționale. Cu toate acestea, lucrarea a părăsit deja stadiul pur teoretic, iar acum fiecare test al unui motor experimental aduce mai aproape momentul construirii de rachete cu drepturi depline cu noi centrale electrice.
Conform site-urilor:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
În ultimele zile ale lunii ianuarie, viceprim-ministrul Dmitri Rogozin a spus presei interne despre cele mai recente succese ale organizațiilor de cercetare. Printre alte subiecte, el a atins procesul de creare a motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Un motor promițător cu ardere prin detonare a fost deja testat. Potrivit viceprim-ministrului, utilizarea noilor principii de funcționare a centralei face posibilă obținerea unei creșteri semnificative a performanței. În comparație cu design-urile arhitecturii tradiționale, există o creștere a forței de aproximativ 30%.
Diagrama unui motor de rachetă cu detonare
Motoarele rachete moderne de diferite clase și tipuri, operate în diverse domenii, folosesc așa-numitele. ciclu izobaric sau ardere prin deflagrație. În camerele lor de ardere, se menține o presiune constantă, la care combustibilul arde lent. Un motor bazat pe principiile deflagrației nu are nevoie de unități deosebit de puternice, dar este limitat în performanță maximă. Creșterea caracteristicilor principale, începând de la un anumit nivel, se dovedește a fi nerezonabil de dificilă.
O alternativă la un motor cu ciclu izobaric în contextul îmbunătățirii performanței este un sistem cu așa-numitul. ardere prin detonare. În acest caz, reacția de oxidare a combustibilului are loc în spatele undei de șoc care se deplasează cu viteză mare prin camera de ardere. Acest lucru impune cerințe speciale asupra designului motorului, dar oferă în același timp avantaje evidente. În ceea ce privește eficiența arderii combustibilului, arderea prin detonare este cu 25% mai bună decât arderea prin deflagrație. De asemenea, diferă de arderea cu presiune constantă printr-o rată crescută de eliberare a căldurii pe unitatea de suprafață a frontului de reacție. În teorie, este posibil să se mărească acest parametru cu trei până la patru ordine de mărime. Ca urmare, viteza gazelor reactive poate fi mărită de 20-25 de ori.
Astfel, un motor cu detonație, caracterizat printr-o eficiență crescută, este capabil să dezvolte mai multă tracțiune cu un consum mai mic de combustibil. Avantajele sale față de modelele tradiționale sunt evidente, dar până de curând, progresul în acest domeniu a lăsat mult de dorit. Principiile unui motor cu reacție cu detonare au fost formulate încă din 1940 de către fizicianul sovietic Ya.B. Zeldovich, dar produsele finite de acest fel nu au ajuns încă în funcțiune. Principalele motive ale lipsei de succes real sunt problemele cu crearea unei structuri suficient de puternice, precum și dificultatea lansării și menținerii ulterior a unei unde de șoc folosind combustibilii existenți.
Unul dintre cele mai recente proiecte interne în domeniul motoarelor de rachete cu detonare a fost lansat în 2014 și este în curs de dezvoltare la NPO Energomash numit după V.I. Academician V.P. Glushko. Conform datelor disponibile, scopul proiectului Ifrit a fost de a studia principiile de bază ale noii tehnologii cu crearea ulterioară a unui motor de rachetă lichid care folosește kerosen și oxigen gazos. Noul motor, numit după demonii de foc din folclorul arab, s-a bazat pe principiul arderii cu detonare prin rotație. Astfel, în conformitate cu ideea principală a proiectului, unda de șoc trebuie să se miște continuu într-un cerc în interiorul camerei de ardere.
Dezvoltatorul principal al noului proiect a fost NPO Energomash, sau mai bine zis, un laborator special creat pe baza lui. În plus, în lucrare au fost implicate câteva alte organizații de cercetare și proiectare. Programul a primit sprijin din partea Fundației pentru Cercetare Avansată. Prin eforturi comune, toți participanții la proiectul Ifrit au reușit să formeze aspectul optim al unui motor promițător, precum și să creeze un model de cameră de ardere cu noi principii de funcționare.
Pentru a studia perspectivele întregii direcții și idei noi, o așa-numită. un model de cameră de ardere de detonare care îndeplinește cerințele proiectului. Un astfel de motor experimental cu o configurație redusă trebuia să folosească kerosen lichid ca combustibil. Oxigenul gazos a fost propus ca agent de oxidare. În august 2016, a început testarea camerei experimentale. Este important ca pentru prima dată în povestiri un proiect de acest gen a fost adus la stadiul de probe pe banc. Anterior, motoarele de rachete cu detonare interne și străine au fost dezvoltate, dar nu au fost testate.
În timpul testării unui eșantion model, a fost posibil să se obțină rezultate foarte interesante care arată corectitudinea abordărilor utilizate. Deci, prin utilizarea materialelor și tehnologiilor potrivite, a fost posibilă aducerea presiunii din interiorul camerei de ardere la 40 de atmosfere. Forța produsului experimental a ajuns la 2 tone.
Model de cameră pe bancul de testare
În cadrul proiectului Ifrit, s-au obținut anumite rezultate, dar motorul autohton de detonare cu combustibil lichid este încă departe de a fi aplicat în practică cu drepturi depline. Înainte de a introduce astfel de echipamente în proiectele noi tehnologice, designerii și oamenii de știință trebuie să rezolve o serie dintre cele mai grave probleme. Abia după aceea, industria de rachete și spațială sau industria de apărare va putea începe să realizeze potențialul noii tehnologii în practică.
La mijlocul lunii ianuarie, Rossiyskaya Gazeta a publicat un interviu cu designerul șef al NPO Energomash, Petr Levochkin, al cărui subiect a fost starea actuală a lucrurilor și perspectivele motoarelor cu detonare. Reprezentantul dezvoltatorului întreprinderii a reamintit principalele prevederi ale proiectului și a atins și subiectul succeselor obținute. În plus, a vorbit despre posibilele domenii de aplicare ale Ifrit și structuri similare.
De exemplu, motoarele de detonare pot fi utilizate în aeronavele hipersonice. P. Levochkin a reamintit că motoarele propuse acum pentru utilizare în astfel de echipamente utilizează arderea subsonică. La viteza hipersonică a aparatului de zbor, aerul care intră în motor trebuie încetinit până la modul de sunet. Cu toate acestea, energia de frânare trebuie să conducă la încărcări termice suplimentare asupra corpului aeronavei. La motoarele cu detonare, viteza de ardere a combustibilului atinge cel puțin M=2,5. Acest lucru face posibilă creșterea vitezei de zbor a aeronavei. O astfel de mașină cu un motor de tip detonare ar putea accelera la viteze de opt ori mai mari decât viteza sunetului.
Cu toate acestea, perspectivele reale pentru motoarele de rachetă de tip detonare nu sunt încă prea mari. Potrivit lui P. Levochkin, „tocmai am deschis ușa către zona de ardere a detonării”. Oamenii de știință și designerii vor trebui să studieze multe probleme și numai după aceea va fi posibil să se creeze structuri cu potențial practic. Din această cauză, industria spațială va trebui să folosească motoarele tradiționale cu propulsie lichidă pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce, totuși, nu anulează posibilitatea îmbunătățirii ulterioare a acestora.
Un fapt interesant este că principiul detonării arderii este utilizat nu numai în domeniul motoarelor rachete. Există deja un proiect intern aviaţie sisteme cu o cameră de ardere de tip detonare care funcționează pe principiul pulsului. Un prototip de acest gen a fost adus la încercare, iar pe viitor poate da naștere unei noi direcții. Noile motoare cu combustie prin detonare pot găsi aplicații într-o varietate de domenii și pot înlocui parțial motoarele cu turbine cu gaz sau turboreacție cu design tradițional.
Proiectul intern al unui motor de avion cu detonare este în curs de dezvoltare la OKB. A.M. Leagăne. Informațiile despre acest proiect au fost prezentate pentru prima dată la forumul internațional militar-tehnic de anul trecut „Armata-2017”. La standul întreprinderii-dezvoltatorului au fost materiale pe diverse motoare, atât de serie, cât și cele în curs de dezvoltare. Printre acestea din urmă a fost o probă promițătoare de detonare.
Esența noii propuneri este utilizarea unei camere de ardere nestandard, capabilă să efectueze arderea cu detonare în impulsuri a combustibilului într-o atmosferă de aer. În acest caz, frecvența „exploziilor” din interiorul motorului ar trebui să ajungă la 15-20 kHz. În viitor, este posibilă o creștere suplimentară a acestui parametru, în urma căreia zgomotul motorului va depăși intervalul perceput de urechea umană. Astfel de caracteristici ale motorului pot fi de interes deosebit.
Prima lansare a unui produs experimental „Ifrit”
Cu toate acestea, principalele avantaje ale noii centrale electrice sunt asociate cu o performanță îmbunătățită. Testele pe banc de produse experimentale au arătat că acestea sunt cu aproximativ 30% superioare motoarelor tradiționale cu turbină cu gaz în ceea ce privește performanța specifică. Până la prima demonstrație publică a materialelor pe motorul OKB. A.M. Leagănele ar putea obține, de asemenea, caracteristici de performanță suficient de ridicate. Un motor experimental de tip nou a putut funcționa timp de 10 minute fără întrerupere. Timpul total de funcționare al acestui produs la stand la acel moment a depășit 100 de ore.
Reprezentanții dezvoltatorului au indicat că este deja posibil să se creeze un nou motor de detonare cu o tracțiune de 2-2,5 tone, potrivit pentru instalare pe aeronave ușoare sau vehicule aeriene fără pilot. În proiectarea unui astfel de motor, se propune utilizarea așa-numitului. dispozitive rezonatoare responsabile de cursul corect al arderii combustibilului. Un avantaj important al noului proiect este posibilitatea fundamentală de a instala astfel de dispozitive oriunde în cadrul avionului.
Specialistii OKB im. A.M. Lyulki lucrează de mai bine de trei decenii la motoare de aeronave cu ardere cu detonare în impuls, dar până acum proiectul nu a părăsit stadiul cercetării și nu are perspective reale. Motivul principal este lipsa unei comenzi și a finanțării necesare. Dacă proiectul primește sprijinul necesar, atunci în viitorul previzibil poate fi creat un eșantion de motor adecvat pentru utilizare pe diferite vehicule.
Până în prezent, oamenii de știință și designerii ruși au reușit să arate rezultate foarte remarcabile în domeniul motoarelor cu reacție folosind noi principii de funcționare. Există mai multe proiecte în același timp potrivite pentru utilizare în câmpurile spațiale de rachete și hipersonice. În plus, motoare noi pot fi folosite în aviația „tradițională”. Unele proiecte sunt încă în stadii incipiente și nu sunt încă pregătite pentru inspecții și alte lucrări, în timp ce în alte domenii au fost deja obținute cele mai remarcabile rezultate.
Explorând subiectul motoarelor cu reacție cu ardere prin detonare, specialiștii ruși au reușit să creeze un model de banc al unei camere de ardere cu caracteristicile dorite. Prototipul Ifrit a fost deja testat, timp în care au fost colectate o cantitate mare de informații diverse. Cu ajutorul datelor primite, dezvoltarea direcției va continua.
Stăpânirea unei noi direcții și traducerea ideilor într-o formă aplicabilă practic va dura mult timp și, din acest motiv, în viitorul previzibil, rachetele spațiale și ale armatei în viitorul previzibil vor fi echipate doar cu motoare lichide tradiționale. Cu toate acestea, lucrarea a părăsit deja stadiul pur teoretic, iar acum fiecare test al unui motor experimental aduce mai aproape momentul construirii de rachete cu drepturi depline cu noi centrale electrice.
Conform site-urilor:
http://engine.space/
http://fpi.gov.ru/
https://rg.ru/
https://utro.ru/
http://tass.ru/
http://svpressa.ru/
informații